DE102020119505A1 - Verfahren und Einrichtung zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von einem Materialgemisch - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von einem Materialgemisch Download PDF

Info

Publication number
DE102020119505A1
DE102020119505A1 DE102020119505.2A DE102020119505A DE102020119505A1 DE 102020119505 A1 DE102020119505 A1 DE 102020119505A1 DE 102020119505 A DE102020119505 A DE 102020119505A DE 102020119505 A1 DE102020119505 A1 DE 102020119505A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plastic
material mixture
melted
melt viscosity
viscosity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020119505.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Hans-Josef Endres
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leibniz Universitaet Hannover
Original Assignee
Leibniz Universitaet Hannover
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leibniz Universitaet Hannover filed Critical Leibniz Universitaet Hannover
Priority to DE102020119505.2A priority Critical patent/DE102020119505A1/de
Priority to PL21187108.2T priority patent/PL3943268T3/pl
Priority to EP21187108.2A priority patent/EP3943268B1/de
Publication of DE102020119505A1 publication Critical patent/DE102020119505A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/275Recovery or reuse of energy or materials
    • B29C48/277Recovery or reuse of energy or materials of materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/02Separating plastics from other materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50Details of extruders
    • B29C48/69Filters or screens for the moulding material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/02Separating plastics from other materials
    • B29B2017/0203Separating plastics from plastics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/02Separating plastics from other materials
    • B29B2017/0213Specific separating techniques
    • B29B2017/0217Mechanical separating techniques; devices therefor
    • B29B2017/0224Screens, sieves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/02Separating plastics from other materials
    • B29B2017/0213Specific separating techniques
    • B29B2017/0255Specific separating techniques using different melting or softening temperatures of the materials to be separated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009Measured parameter
    • B29C2948/922Viscosity; Melt flow index [MFI]; Molecular weight
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92323Location or phase of measurement
    • B29C2948/92361Extrusion unit
    • B29C2948/9238Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504Controlled parameter
    • B29C2948/92695Viscosity; Melt flow index [MFI]; Molecular weight
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92819Location or phase of control
    • B29C2948/92857Extrusion unit
    • B29C2948/92876Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/92Measuring, controlling or regulating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/52Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von oder in einem Materialgemisch. Weiterhin richtet sich die Erfindung auf die Verwendung von Schmelzefiltern in einem erfindungsgemäßen Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung hiervon.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von oder in einem Materialgemisch gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung eines Schmelzefilters gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 und eine Einrichtung zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von einem Materialgemisch gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10.
  • Allgemein betrifft die Erfindung das Gebiet des Recyclings von Kunststoffmaterialien. Für ein effizientes und hochwertiges Kunststoff-Recycling sind möglichst sortenreine Kunststoffmaterialien erwünscht, die für die Verarbeitung in einer kunststoffverarbeitenden Anlage geeignet sind. Mit bisherigen Ansätzen gelingt es in vielen Fällen nicht, solche sortenreinen Kunststoffmaterialien aus zu recycelnden Kunststoffen wirtschaftlich zu gewinnen.
  • Bei vielen Produkten werden zur Optimierung der Gebrauchsperformance eines Materials oder Produkts verschiedene Kunststoffe bisher untrennbar miteinander kombiniert. Beispiele für derartige Produkte sind im Verpackungsbereich etablierte Multilayerfolien, die aus bis zu 6 oder 8 verschiedenen Kunststoffen bestehen können, oder Textilien, bei denen häufig Mischgewebe gegebenenfalls noch mit zusätzlicher Beschichtung eingesetzt werden. Darüber hinaus sind viele Polymerwerkstoffe sogenannte Kunststoffblends, bei denen zur Optimierung der Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften verschiedene Polymere auf mikrostruktureller Ebene miteinander vermischt werden.
  • Eine weitere recyclingtechnische Herausforderung sind Verstärkungskomponenten, Füllstoffe, Klebstoffe, Papier oder Kunststoffkaschierungen. Für derartige Materialgemische gibt es derzeit noch keine zufriedenstellenden Recyclingmethoden. Daher werden solche Materialgemische häufig verbrannt oder auf Deponien gelagert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das Recycling einzelner Kunststoffsorten oder Kunststoffgemische in solchen Materialgemischen zu verbessern. Ein Ziel sind möglichst sortenreine Kunststoffrecyclate aus gemischten Abfällen und Materialverbünden.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von einem Materialgemisch mit folgenden Schritten gelöst:
    1. a) Zuführen des Materialgemischs,
    2. b) Aufschmelzen wenigstens eines Teils des Materialgemischs,
    3. c) Separieren von einer oder mehreren Kunststoffsorten, die im aufgeschmolzenen Teil des Materialgemischs enthalten sind, von dem Materialgemisch anhand der spezifischen Schmelzviskosität der jeweiligen geschmolzenen Kunststoffsorte.
  • Vorteilhafterweise basiert die Erfindung darauf, Kunststoffgemische und Polymerverbünde anhand der unterschiedlichen Schmelzviskositäten der einzelnen Bestandteile, d.h. der verschiedenen Kunststoffsorten, voneinander zu trennen. Dabei können aus dem aufgeschmolzenen Teil des Materialgemischs mehrere Kunststoffsorten, die noch miteinander vermischt sind, separiert werden, oder eine jeweilige einzelne (sortenreine) Kunststoffsorte. Das Materialgemisch kann z.B. auch Kompositmaterialien aufweisen, z.B. Faserverbundwerkstoffe wie NFK, CFK, GFK, AFK.
  • Das Separieren einer oder mehrerer Kunststoffsorten aus dem Materialgemisch anhand der Schmelzviskosität kann zum Beispiel durch Verwendung eines oder mehrerer Schmelzefilter erfolgen. Dabei können vorteilhafterweise handelsübliche Schmelzefilter oder daraus zusammengesetzte Filterkaskaden verwendet werden, wie sie beispielsweise in der kunststoffverarbeitenden Industrie eingesetzt werden, zum Beispiel in Extrusionsanlagen. Beispielsweise können kontinuierliche Siebwechsler oder Hochleistungsschmelzefilter der Typen ERF 200, 350, 500 eingesetzt werden. Solche Schmelzefilter dienen dort dazu, Feststoffe wie Papier, Metall oder Ähnliches aus der Kunststoffschmelze zu entfernen, damit das Kunststoffmaterial nicht verunreinigt ist, wenn es verarbeitet wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird dagegen vorgeschlagen, dass mittels eines solchen Schmelzefilters eine Trennung zwischen hochviskosen und niedrigviskosen Anteilen der Schmelze erfolgt. Unterschiedliche Kunststoffsorten unterscheiden sich anhand ihrer spezifischen Schmelzviskosität im aufgeschmolzenen Zustand. Diese Eigenschaft kann vorteilhaft für das Recycling von sortenreinen Kunststoffen genutzt werden. Dadurch können einzelne oder mehrere Kunststoffsorten, die noch miteinander vermischt sind, separiert werden. Alternativ oder gleichzeitig können nicht-Kunststoffanteile separiert werden, wie sie in Kompositen einschließlich NFK, CFK, GFK oder AFK vorliegen.
  • Die Erfindung betrifft daher auch die Verwendung eines Schmelzefilters zum Separieren einer Kunststoffsorte, die im geschmolzenen Zustand eine erste Schmelzviskosität hat, von einer anderen Kunststoffsorte, die im geschmolzenen Zustand eine zweite Schmelzviskosität hat, die sich von der ersten Schmelzviskosität unterscheidet, oder von anderen Bestandteilen eines Kunststoffgemisches oder Kompositmaterials, insbesondere von Fasern eines Kompositmaterials.
  • Die Viskosität bezeichnet die Zähflüssigkeit oder Zähigkeit von Fluiden, d.h. Flüssigkeiten und Gasen. Je höher die Viskosität ist, desto dickflüssiger (weniger fließfähig) ist das Fluid; je niedriger die Schmelzviskosität, desto dünnflüssiger (fließfähiger) ist es. Die Viskosität kann insbesondere der Widerstand des Fluids gegenüber Scherung sein (Scherviskosität).
  • Unter der Schmelzviskosität wird die Viskosität einer Kunststoffsorte in der schmelzflüssigen Phase am Schmelzpunkt oder bei anderen Bedingungen verstanden.
  • Soweit das Materialgemisch nicht vollständig aufgeschmolzen werden kann, d.h. wenn feste Bestandteile verbleiben, kann zunächst eine Abtrennung dieser festen Bestandteile durchgeführt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere oder alle Kunststoffsorten, die im aufgeschmolzenen Teil des Materialgemischs enthalten sind, jeweils anhand der spezifischen Schmelzviskosität der jeweiligen geschmolzenen Kunststoffsorte einzeln separiert werden. Dabei können die einzelnen Viskositäten oder die Viskositätsunterschiede der zu trennenden Komponenten auch jeweils gezielt mittels der weiteren unten beispielhaft beschriebenen Methoden beeinflusst werden. Durch diese physikalische, mechanische oder chemische Spreizung der Viskosität ist eine Abtrennung oder Auftrennung von Kunststoffsorten möglich. Dies hat den Vorteil, dass die Kunststoffsorten vollständig sortenrein separiert werden. Es kann somit die bestmögliche Recyclingqualität erreicht werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest der aufgeschmolzene Teil des Materialgemischs nacheinander über verschiedene Filterstufen geführt wird, wobei jede Filterstufe zum Trennen von aufgeschmolzenen, niederviskosen und nicht aufgeschmolzenen oder höherviskosen Teilen des Materialgemischs in einem bestimmten Viskositätsbereich ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Separierung der unterschiedlichen Kunststoffsorten mit überschaubarem technischen Aufwand möglich ist. Insbesondere können die Filterstufen durch industriell erhältliche Schmelzefilter realisiert werden. Je nach Filterstufe sind die Schmelzefilter dann auf unterschiedliche Viskositätsgrenzwerte abzustimmen, die an die spezifische Schmelzviskosität der jeweils abzutrennenden Kunststoffsorte angepasst ist. Gleichzeitig können die Einzelviskositäten oder Viskositätsunterschiede an die jeweiligen Filter angepasst werden. Das heißt, nach jeder Abtrennung kann eine Änderung der Schmelzviskosität einzelner oder mehrerer Kunststoffsorten erfolgen durch chemische, physikalische oder mechanische Beeinflussung der Materialien, wie die Erzeugung von Kunststoffsorten zugeordneter Druck- bzw. Scherungsprofile, Zugabe von Schmelzviskosität veränderter Komponenten, Variation des Temperaturprofils, Variation der Filterstufe etc.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Filterstufen innerhalb einer Extrusionsanlage betrieben werden. Dies erlaubt eine einfache und kostengünstige Realisierung einer Recyclinganlage. Es können beispielsweise Extrusionsanlagen nach bekannten Konzepten genutzt werden. Hierbei müssen lediglich die Schmelzefilter entweder ergänzt oder auf die gewünschte spezifische Schmelzviskosität der abzutrennenden Kunststoffsorten angepasst werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in jeder Filterstufe die jeweilige Kunststoffsorte mit der höchsten Schmelzviskosität aus dem aufgeschmolzenen Teil des Materialgemischs separiert wird. Es wird somit jeweils die höherviskose Komponente an der jeweiligen Filterstufe aus dem aufgeschmolzenen Teil des Materialgemischs separiert. Hierdurch kann eine hohe Sortenreinheit der recycelten Kunststoffsorten gewährleistet werden.
  • Die Abtrennung kann durch Beeinflussung der Schmelzviskositäten einzelner oder mehrerer Kunststoffsorten gefördert werden, im Folgenden auch als Spreizung der Viskosität bezeichnet. Beispiele hierfür sind die folgenden:
    • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schmelzviskosität des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemischs oder die Schmelzviskosität zumindest einer darin enthaltenen Kunststoffsorte, z.B. durch Erzeugung zugeordneter Temperaturprofile gezielt beeinflusst wird. Auf diese Weise kann die Recyclingqualität durch zusätzlichen Eingriff, zum Beispiel einen Steuerungseingriff oder einen Regelungseingriff, noch weiter verbessert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schmelzviskosität des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemischs oder die Schmelzviskosität zumindest einer darin enthaltenen Kunststoffsorte durch zusätzliche lokale thermische, mechanische und/oder elektromagnetische Energieeinkopplung gezielt beeinflusst wird. Auf diese Weise kann durch die Energieeinkopplung die Recyclingqualität weiter verbessert werden. Eine mechanische Energieeinkopplung kann zum Beispiel durch Druckbeaufschlagung des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemisches bei einem höheren Schergefälle erfolgen. Andere Arten der Energieeinkopplung können zum Beispiel Mikrowellen-, Ultraschall- oder Elektronenbestrahlung sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schmelzviskosität des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemischs oder die Schmelzviskosität zumindest einer darin enthaltenen Kunststoffsorte durch Zugabe wenigstens einer weiteren Substanz gezielt beeinflusst wird. Durch solche zusätzlichen Substanzen kann die Schmerzviskosität bestimmter Kunststoffsorten gezielt beeinflusst werden, so dass die Ausfilterung aus dem Materialgemisch vereinfacht wird. Durch Zugabe wenigstens einer weiteren Substanz kann zum Beispiel eine chemische Beeinflussung der Schmerzviskosität des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemischs oder zumindest einer darin enthaltenen Kunststoffsorte gezielt beeinflusst werden. Beispielsweise können selektiv auf einzelne Komponenten des Materialgemischs wirkende Kettenverlängerer (zur Erhöhung der Viskosität), Vernetzungshilfsmittel, die in Kombination mit elektromagnetischer Strahlung einen bestimmten Kunststoff vernetzen (zur Erhöhung der Viskosität), ein prozesstechnisch gesteuerter thermisch und/oder chemisch induzierter Abbau des Molekulargewichts (zur Verringerung der Viskosität) und/oder spezifisch auf einzelne Kunststoffbestandteile wirkende Lösemittel (zur Verringerung der Viskosität) genutzt werden.
  • Darüber hinaus hängt die Viskosität einer Kunststoffschmelze von der Verformungsgeschwindigkeit bzw. dem Schergefälle ab. Mit zunehmender Verformungsgeschwindigkeit nimmt die Viskosität ab, auch als Strukturviskosität von Kunststoffen bezeichnet.
  • Außerdem kann die Viskosität auch durch physikalisch wirkende Mechanismen (z.B. Gase oder gasbildende Komponenten) verringert oder durch Füllstoffe erhöht werden.
  • Damit können auch die Viskositätsunterschiede der zu trennenden Materialkomponenten eingestellt und gegebenenfalls vergrößert werden, also eine Spreizung der Viskosität erfolgen.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem mit einer Einrichtung zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von einem Materialgemisch gelöst, aufweisend mehrere hintereinander angeordnete Filterstufen, wobei jede Filterstufe zum Trennen von aufgeschmolzenen, niedrigviskosen und nicht aufgeschmolzenen oder höherviskosen Teilen des Materialgemischs in einem bestimmten Viskositätsbereich ausgebildet ist. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einrichtung eine Extrusionsanlage aufweist, an der die verschiedenen Filterstufen als Filterkaskade angeordnet sind. Dies erlaubt eine einfache und kostengünstige Realisierung einer Recyclinganlage.
  • Die Viskositätsbereiche der verschiedenen Filterstufen können voneinander verschieden sein. Insbesondere kann jede Filterstufe einen eigenen, sich von anderen Filterstufen unterscheidenden Viskositätsgrenzwert aufweisen, der einen Grenzwert für die Schmelzviskosität der auszufilternden Schmelzeanteile darstellt.
  • Mit der Erfindung können bisher nicht wirtschaftlich trennbare Kunststoffgemische durch eine Kombination von Schmelzefilterkaskaden mit entsprechend gestalteten und kontinuierlich arbeitenden Filterstufen sowie graduellen Temperaturprofilen und gegebenenfalls zusätzlicher lokaler Energieeinkopplung, unterschiedlichen Drücken, zusätzlicher Zufuhr von viskositätsverändernd wirkenden Substanzen wirtschaftlich und effizient in die einzelnen Materialbestandteile/Kunststoffsorten aufgetrennt und einem höherwertigen Recycling zugeführt werden. Darüber hinaus ist eine Trennung von nicht-Kunststoffbestandteilen bei Kompositmaterialien möglich, z.B. eine Abtrennung von kurzfaserigen Materialien einschließlich Glas-, Carbon-, Zellulose- und Naturfasern.
  • Gegenüber bisherigen Recyclingansätzen stellt die vorliegende Erfindung ein robustes industrielles Verfahren zum wirtschaftlichen Trennen und Recycling von Materialgemischen und Materialverbünden mit hohem Kunststoffanteil da. Auch die Abtrennung nicht schmelzbarer Komponenten, wie beispielsweise Füllstoffen, Verstärkungsfasern oder von Baumwolle in einem Mischgewebe und ein Recycling der einzelnen Bestandteile ist mit der vorliegenden Erfindung möglich. Zudem erlaubt die Erfindung auch die wirtschaftliche Separierung und weitere Nutzung von minoren Materialkomponenten eines Kunststoffgemischs oder Materialverbundes, für die bisher eine wirtschaftliche Abtrennung nicht möglich war.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung der 1 näher erläutert.
  • Die 1 zeigt eine Einrichtung zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von oder in einem Materialgemisch 2. Es wird zunächst das Materialgemisch 2 zugeführt, zum Beispiel zu einem Vorratsbehälter 1. Das Materialgemisch 2 wird aufgeschmolzen, zum Beispiel durch Erwärmung des Vorratsbehälters 1 oder eines vorgeschalteten Extruderteils. Der aufgeschmolzene Teil des Materialgemischs 2 wird einem Filter oder einer Filterkaskade zugeführt, die eine erste Filterstufe 3, eine zweite Filterstufe 6 und eine dritte Filterstufe 9 aufweist.
  • Die erste Filterstufe 3 ist als Schmelzefilter mit einem ersten Viskositätsgrenzwert ausgebildet. Der erste Viskositätsgrenzwert ist ein relativ hochviskoser Grenzwert, d.h. es werden in der ersten Filterstufe 3 die hochviskosen Anteile aus der Schmelze abgetrennt. Beispielsweise wird eine erste Kunststoffsorte 4 abgetrennt und einem Auffangbehälter 5 zugeführt.
  • Die zweite Filterstufe 6 ist als Schmelzefilter mit einem zweiten Viskositätsgrenzwert ausgebildet, der zum Beispiel kleiner sein kann als der erste Viskositätsgrenzwert. Es wird in der zweiten Filterstufe 6 eine zweite Kunststoffsorte 7 abgetrennt, die einem Auffangbehälter 8 zugeführt wird.
  • Die dritte Filterstufe 9 ist als Schmelzefilter mit einem dritten Viskositätsgrenzwert ausgebildet, der zum Beispiel kleiner sein kann als der zweite Viskositätsgrenzwert. Es wird in der dritten Filterstufe 9 eine dritte Kunststoffsorte 10 abgetrennt, die einem Auffangbehälter 11 zugeführt wird.
  • Die in der dritten Filterstufe 9 verbleibenden Teile des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemischs werden als Restmaterialstrom 12 einem Auffangbehälter 13 zugeführt.
  • Die beschriebene Einrichtung kann durch eine Steuereinheit 14 gesteuert werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit 14 in jeder Filterstufe 3, 6, 9 die lokalen Druck- und Temperaturverhältnisse anhand von Drucksignalen p und Temperatursignalen T steuern und/oder regeln.
  • Es kann zudem eine Zugabe einer weiteren Substanz zum aufgeschmolzenen Teil des Materialgemischs durchgeführt werden. Dies ist beispielhaft bei der zweiten Filterstufe 6 dargestellt. Aus einem Behälter 15 wird eine zusätzliche Substanz Z dem Schmelzestrom in der zweiten Filterstufe 6 zugeführt. Die Zugabe, d.h. der Zeitpunkt und die Menge der Zugabe der zusätzlichen Substanz Z, kann durch die Steuereinheit 14 gesteuert oder geregelt werden.
  • Es kann zusätzlich die Schmelzviskosität des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemischs oder zumindest einer darin enthaltenen Kunststoffsorte durch zusätzliche Energieeinspeisung E gezielt beeinflusst werden. Die Energieeinspeisung kann durch eine Energiequelle 16 erfolgen, die von der Steuereinheit 14 gesteuert oder geregelt werden kann.
  • Durch die Erzeugung entsprechender Temperaturprofile in Kombination mit einer solchen Schmelzfilterkaskade, die aus verschiedenen, hintereinander geschalteten kontinuierlich arbeitenden Filterstufen besteht, können solche Materialgemische in die einzelnen Bestandteile, d.h. die jeweiligen reinen Kunststoffsorten, aufgetrennt werden. Durch eine regelbare Temperaturführung und eine zusätzliche lokale thermische, mechanische oder elektromagnetische Energieeinkopplung können die Schmelzviskositäten der einzelnen aufzutrennenden Materialkomponenten gezielt eingestellt werden. Bei der Extrusion können zudem die Drücke vor den jeweiligen Filtern angepasst und weitere Substanzen zur gezielten und selektiven Beeinflussung der Schmelzviskosität der verschiedenen Kunststoffsorten zur Unterstützung eines solchen auf Viskositätsunterschieden basierenden Auftrennungs- und Filtrationsprozesses zugegeben werden.
  • Mit einem solchen Ansatz können daher auch komplexe Werkstoffverbünde, wie Verbundfolien, textile Mischgewebe oder Kompositmaterialien, in die einzelnen Kunststoffsorten aufgetrennt werden und/oder Fasern des Kompositmaterials entfernt werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten (4, 7, 10) von oder in einem Materialgemisch (2) mit folgenden Schritten: a) Zuführen des Materialgemischs (2), b) Aufschmelzen wenigstens eines Teils des Materialgemischs (2), c) Separieren von einer oder mehreren Kunststoffsorten (4, 7, 10), die im aufgeschmolzenen Teil des Materialgemischs (2) enthalten sind, von dem Materialgemisch (2) anhand der spezifischen Schmelzviskosität der jeweiligen geschmolzenen Kunststoffsorte (4, 7, 10).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle Kunststoffsorten (4, 7, 10), die im aufgeschmolzenen Teil des Materialgemischs (2) enthalten sind, jeweils anhand der spezifischen Schmelzviskosität der jeweiligen geschmolzenen Kunststoffsorte (4, 7, 10) einzeln separiert werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der aufgeschmolzene Teil des Materialgemischs (2) nacheinander über verschiedene Filterstufen (3, 6, 9) geführt werden, wobei jede Filterstufe (3, 6, 9) zum Trennen von aufgeschmolzenen und nicht aufgeschmolzenen oder höherviskosen Teilen des Materialgemischs (2) in einem bestimmten Viskositätsbereich ausgebildet ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterstufen (3, 6, 9) innerhalb einer Extrusionsanlage betrieben werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Filterstufe (3, 6, 9) die jeweilige Kunststoffsorte (4, 7, 10) mit der höchsten Schmelzviskosität aus dem aufgeschmolzenen Teil des Materialgemischs (2) separiert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzviskosität des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemischs (2) oder die Schmelzviskosität zumindest einer darin enthaltenen Kunststoffsorte (4, 7, 10) durch Erzeugung zugeordneter Temperaturprofile gezielt beeinflusst wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzviskosität des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemischs (2) oder die Schmelzviskosität zumindest einer darin enthaltenen Kunststoffsorte (4, 7, 10) durch Erzeugung zugeordneter Druck- bzw. Scherungsprofile gezielt beeinflusst wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzviskosität des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemischs (2) oder die Schmelzviskosität zumindest einer darin enthaltenen Kunststoffsorte (4, 7, 10) durch zusätzliche lokale thermische, mechanische und/oder elektromagnetische Energieeinkopplung gezielt beeinflusst wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzviskosität des aufgeschmolzenen Teils des Materialgemischs (2) oder die Schmelzviskosität zumindest einer darin enthaltenen Kunststoffsorte (4, 7, 10) durch Zugabe wenigstens einer weiteren Substanz chemisch oder physikalisch gezielt beeinflusst wird.
  10. Verwendung eines Schmelzefilters zum Separieren einer Kunststoffsorte (4, 7, 10), die im geschmolzenen Zustand eine erste Schmelzviskosität hat, von einer anderen Kunststoffsorte (4, 7, 10), die im geschmolzenen Zustand eine zweite Schmelzviskosität hat, die sich von der ersten Schmelzviskosität unterscheidet, oder von anderen Bestandteilen eines Kunststoffgemisches oder Kompositmaterials.
  11. Einrichtung zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten (4, 7, 10) von einem Materialgemisch (2), aufweisend eine oder mehrere hintereinander angeordnete Filterstufen (3, 6, 9), wobei jede Filterstufe (3, 6, 9) zum Trennen von aufgeschmolzenen und nicht aufgeschmolzenen oder höherviskosen Teilen des Materialgemischs (2) in einem bestimmten Viskositätsbereich ausgebildet ist.
  12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Extrusionsanlage aufweist, an der die verschiedenen Filterstufen (3, 6, 9) als Filterkaskade angeordnet sind.
DE102020119505.2A 2020-07-23 2020-07-23 Verfahren und Einrichtung zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von einem Materialgemisch Pending DE102020119505A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020119505.2A DE102020119505A1 (de) 2020-07-23 2020-07-23 Verfahren und Einrichtung zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von einem Materialgemisch
PL21187108.2T PL3943268T3 (pl) 2020-07-23 2021-07-22 Sposób i urządzenie do oddzielania różnych gatunków tworzyw sztucznych od mieszaniny materiałów
EP21187108.2A EP3943268B1 (de) 2020-07-23 2021-07-22 Verfahren und einrichtung zum trennen unterschiedlicher kunststoffsorten von einem materialgemisch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020119505.2A DE102020119505A1 (de) 2020-07-23 2020-07-23 Verfahren und Einrichtung zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von einem Materialgemisch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020119505A1 true DE102020119505A1 (de) 2022-01-27

Family

ID=77021223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020119505.2A Pending DE102020119505A1 (de) 2020-07-23 2020-07-23 Verfahren und Einrichtung zum Trennen unterschiedlicher Kunststoffsorten von einem Materialgemisch

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3943268B1 (de)
DE (1) DE102020119505A1 (de)
PL (1) PL3943268T3 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011106244A1 (de) 2011-04-01 2012-10-04 Georg Utz Holding Ag Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung verschmutzter/vermischter Kunststoffe
US20190366591A1 (en) 2018-06-05 2019-12-05 Braskem S.A. Recycling processes for laminates and multi-layers

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3726955A (en) * 1971-01-11 1973-04-10 Phillips Petroleum Co Process for producing filaments and yarns of blended incompatible polymers
DE2837621A1 (de) * 1978-08-29 1980-04-10 Wilhelm Haeberle Verfahren und einrichtung zur trennung und rueckgewinnung von thermoplastischen kunststoffen aus kunststoffmuell
ATE176786T1 (de) * 1994-11-08 1999-03-15 Basf Corp Verfahren zur abtrennung von polymeren aus polymermischungen
US10538016B2 (en) * 2012-05-31 2020-01-21 Aladdin Manufacturing Corporation Methods for manufacturing bulked continuous carpet filament
WO2020104434A1 (de) * 2018-11-22 2020-05-28 Bb Engineering Gmbh Verfahren und vorrichtung zum schmelzspinnen von filamenten

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011106244A1 (de) 2011-04-01 2012-10-04 Georg Utz Holding Ag Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung verschmutzter/vermischter Kunststoffe
US20190366591A1 (en) 2018-06-05 2019-12-05 Braskem S.A. Recycling processes for laminates and multi-layers

Also Published As

Publication number Publication date
PL3943268T3 (pl) 2024-09-02
EP3943268A1 (de) 2022-01-26
EP3943268B1 (de) 2024-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2419255B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur recyclierung von kunststoffen
EP2353839B1 (de) Verfahren und aufbereitungsanlage zur entgasung von polymerschmelzen
EP0143894B1 (de) Verfahren zur Durchführung von chemischen Reaktionen, insbesondere zur Herstellung von Kunststoffen mit Hilfe von Extrudern und Anlage hierzu
EP1135245B1 (de) Verfahren zur aufbereitung eines thermoplastischen polykondensats
DE202016101935U1 (de) Extrusionsanlage zur Herstellung von Formstücken aus Kunststoffen
EP0639445A2 (de) Verfahren zum Trennen eines aus mehreren Komponenten bestehenden Stoffgemisches in einem Extruder
DE102017004563A1 (de) Entgasen beim Extrudieren von Polymeren
EP3883741A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum recyceln von kunststoffen
WO2020104434A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum schmelzspinnen von filamenten
DE102007056610B4 (de) Verfahren zum Extrudieren von Kunststoffteilen
EP3943268B1 (de) Verfahren und einrichtung zum trennen unterschiedlicher kunststoffsorten von einem materialgemisch
EP3261823A1 (de) Prozessanordnung sowie verfahren zur herstellung eines faserverstärkten kunststoffbauteils
EP2917273B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung von polymeren
EP3436511B1 (de) Verfahren und anlage zum recycling carbonfaserverstärkter polymere
DE102010007491B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung thermoplastischer Prepregs
EP3659773B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung einer styrol-acrylnitril-schmelze
DE2655957A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum einbinden toxischer oder radioaktiver abfallstoffe in kunststoff
EP2548720B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung thermoplastischer Prepregs
WO2024083594A1 (de) Vorrichtung zur herstellung von synthetischen fäden aus wiederaufbereiteten kunststoffabfällen
AT525834B1 (de) Vorrichtung zur Bearbeitung von Materialien
DE102022127193A1 (de) Verfahren zum dechlorieren einer polymerverbindung sowie entsprechende kunststoffverarbeitungsanlage
WO2022218765A1 (de) Verfahren und vorrichtung für das recycling von low density polyethylene (ldpe)
DE102022124540A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von volatilen Störstoffen aus Kunststoffabfällen
DE102022127014A1 (de) Extruderanlage und Verfahren zur Aufbereitung von gewaschenen Polymerpartikeln
DE202023105284U1 (de) Plastifiziereinheit

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R083 Amendment of/additions to inventor(s)
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE